數(shù)據(jù)中心的用電量極大,尤其是冷卻數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備。通過(guò)在冷卻系統(tǒng)中使用變頻器和節(jié)能電機(jī)可以大量減少能耗。關(guān)于這一點(diǎn),我們采訪了ABB運(yùn)動(dòng)控制事業(yè)部的HVACR全球產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Maria Fedorovicheva。
數(shù)據(jù)中心冷卻過(guò)程中的效率提升為何如此重要?
作為現(xiàn)代計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的一個(gè)組成部分,數(shù)據(jù)中心的用電量占全世界總發(fā)電量的大約百分之一。在確保數(shù)據(jù)中心的持續(xù)可靠性和可用性方面,冷卻系統(tǒng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用,但它的用電量通常約占數(shù)據(jù)中心總用電量的40%。另一個(gè)耗電設(shè)備是IT設(shè)備本身。這些數(shù)據(jù)表明,能效提升應(yīng)該從構(gòu)成數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)核心的風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)開(kāi)始。
是否有監(jiān)管參數(shù)來(lái)控制數(shù)據(jù)中心的用電量?
作為行業(yè)聯(lián)盟,綠色網(wǎng)格提出了最常見(jiàn)的能效指標(biāo)之一:電源使用效率,即進(jìn)入數(shù)據(jù)中心的總電量除以IT設(shè)備用電量所得比值。在理想狀態(tài)下,數(shù)據(jù)中心的PUE應(yīng)為1。
根據(jù)Uptime Institute開(kāi)展的一項(xiàng)研究,多年來(lái),數(shù)據(jù)中心的PUE水平一直呈下降趨勢(shì),從2006年的2.6左右下降到2019年的1.7,盡管自2013年以來(lái)的近期趨勢(shì)是平緩的。要使PUE進(jìn)一步降低,需要采取措施在數(shù)據(jù)中心運(yùn)行周期內(nèi)提高效率,并在新項(xiàng)目中采用尖端技術(shù)。在冷卻系統(tǒng)中使用變頻器和高效電機(jī)有助于大幅度降低電源使用效率。
為什么選擇變頻器?
變頻器已被證明是一種高效節(jié)能的冷卻解決方案。變頻器可以使冷卻系統(tǒng)中的電機(jī)轉(zhuǎn)速得到精確控制,使冷卻系統(tǒng)在任何時(shí)候都能夠提供人們所需的溫度,從而實(shí)現(xiàn)約高達(dá)35%的節(jié)能。這與電機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn),通過(guò)節(jié)流限制輸出的情況完全不同。電機(jī)轉(zhuǎn)速與能耗之間的關(guān)系意味著,即使只是適度降低轉(zhuǎn)速,也可以顯著提高能效。
雖然數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)的規(guī)模足以應(yīng)對(duì)極端情況下(包括夏季高溫和部件故障)的峰值負(fù)載,但它們很少在其設(shè)計(jì)的負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行。相反,它們大多在輕載狀態(tài)下運(yùn)行。變頻器提高了電機(jī)的靈活性,使冷卻系統(tǒng)能夠適應(yīng)不斷變化的負(fù)載情況,因此即使在部分負(fù)載下也能保持系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
電機(jī)技術(shù)是否也很重要?
當(dāng)然。不同的電機(jī)技術(shù)會(huì)根據(jù)負(fù)載表現(xiàn)出不同的性能。當(dāng)負(fù)載為25%時(shí),電機(jī)技術(shù)之間的效率差異很容易超過(guò)10%。因此,根據(jù)電機(jī)在多數(shù)時(shí)間的運(yùn)行負(fù)載范圍來(lái)選擇電機(jī)是可取的。在大多數(shù)情況下,這個(gè)范圍不是額定負(fù)載,而遠(yuǎn)低于額定負(fù)載。
關(guān)于冷卻過(guò)程的效率,是否還有其它考慮?
事實(shí)上,整個(gè)系統(tǒng)的效率很重要——我們可以使用損耗盡可能低的高效電機(jī)來(lái)拖動(dòng)泵、風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)等設(shè)備,并利用變頻器使電機(jī)轉(zhuǎn)速符合需求,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。但如果風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì),使它產(chǎn)生巨大的空氣動(dòng)力損耗,整個(gè)系統(tǒng)的能效或電能轉(zhuǎn)化空氣動(dòng)能效率可能會(huì)受到影響。這就意味著,在考慮數(shù)據(jù)項(xiàng)目的能源效率時(shí),必須評(píng)估整個(gè)冷卻系統(tǒng)的能效,而不僅要逐一考慮每一個(gè)元器件。
隨著數(shù)據(jù)中心中服務(wù)器密度不斷增加,其熱負(fù)荷也隨之增大。面向未來(lái)的數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)必須具有可擴(kuò)展性,以滿足未來(lái)的需求。關(guān)于可擴(kuò)展性,是指在數(shù)據(jù)中心規(guī)模擴(kuò)大時(shí),冷卻系統(tǒng)可根據(jù)不斷變化的負(fù)載加以改變。同樣,專(zhuān)門(mén)為供暖、通風(fēng)和空調(diào)應(yīng)用而開(kāi)發(fā)的變頻器以及高效電機(jī)(不僅可以以額定速度運(yùn)行,還可以在部分負(fù)載下運(yùn)行)帶來(lái)一個(gè)很重要的優(yōu)勢(shì),因?yàn)樗鼈兊脑O(shè)計(jì)具有靈活性和可擴(kuò)展性。